征包括:
[0073]Cl、能够识别本路由开关中可能发往B方向的各个方向通道有无Flit传输请求；若某个A2B通道有传输请求，则还能通过读取其Pr1rity标识位来判断其为RT请求还是BE请求。
[0074]以本实施例所涉路由开关的X-Y路由策略为例，如图2所示，若B为North，则A2B包括了 W2N，E2N，S2N和 L2N ;若 B 为 South，则 A2B 包括了 W2S，E2S，N2S 和 L2S ;若 B 为 West，则A2B包括了 E2W和L2W ;若B为East，则A2B包括了 W2E和L2E ;若B为Local，则A2B包括了 W2L, E2L，N2L 和 S2L。
[0075]c2、若上述请求中包含有RT Flit的传输请求，则按照每个时钟以公平轮流的方式在各个装载着RT Flit的通道之间选择一个，允许其向输出通道传输；但若只存在BE Flit的传输请求，则仲裁器按照每个时钟以公平轮流的方式在各个装载着BE Flit的通道之间选择一个，允许其向输出通道传输。
[0076]图7展示了仲裁器的仲裁流程；相应地，图8展示了这种流程下典型的轮巡仲裁的通道选择和Flit输出顺序的仲裁效果示意图，其中0UT_2L为输出通道，其对应的四个输入方向通道为N2L，S2L，W2L和E2L，而Buffer下方的数字表示该Buffer内的Flit对应的输出顺序。图(a)为仅有W2L—个通道内存在RT Flit时，所有四个输入方向通道内的微片仲裁输出顺序。图(b)为W2L，E2L两个通道内存在RT Flit时，所有四个输入方向通道内的微片仲裁输出顺序。
[0077]记一个支持优先级的输出通道(RT-Pr1ritized Output Channel)对应的输出方向是B，则所述支持优先级的输出通道的特征包括:
[0078]dl、能够接收本路由开关的从其它方向发送来的RTFlit和BE Flit并缓存起来；
[0079]d2、支持后进入的RT Flit能比先进入的BE Flit先输出，而相同优先级的Flit遵循先入先出的顺序，向下一跳对应的方向通道传输，(若该方向是Local，则将该Flit向Local IP传输)；更具体地说，每个时钟输出通道都能从尚未被发送的Flit中选择优先级最高的那一种里面最早进入的那一个Flit向下一跳对应的方向通道或Local IP发送传输请求，只有当请求被允许后才能将该Flit传输过去。
[0080]图9展示了本实施例所述输出通道的响应流程示意图，而图10给出了本实施例实现输出通道的方案，即用两个深度为N(N >= 2)的队列(FIFO)来分别缓存RT Flit和BEFlito当RT FIFO中有RT Flit时，输出通道对外可见的是最先进入的RT Flit的请求；当RT FIFO是空的而BE FIFO中有BE Flit时，输出通道对外可见的是最先进入的BE Flit的请求；当两个FIFO都是空的时，输出通道对外无请求。
[0081]针对传统片上网络的路由开关无法为实时通信提供硬件保证的问题，根据本发明实施例，如图1-图9所示，提供了一种应用于片上网络支持实时通信的路由开关技术，将大量的虚通道改为跟路由相关的数量有限的方向通道(Direct1n Channel)，不但可以取消虚通道分配器(VC Allocator)和交叉开关分配器(Switch Allocator)等模块，简化Crossbar和输出端口的设计，更重要的是，能大大提高路由开关的并行通信能力；此外，还通过实现在方向通道和仲裁方式中实现优先级管理机制，实现了支持优先级通信的实时通信方式；该路由开关技术基于微片(Flit)进行请求、路由、缓存、仲裁和传输，并通过对高优先级微片在请求、缓存、仲裁和传输各方面的硬件支持，实现了高优先级报文的整体优先权，从而使整个片上网络实现了软、硬实时性，提高网络服务质量。
[0082]最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种应用于片上网络支持硬实时通信的路由开关，其特征在于:所述路由开关包括: 报文数据格式，所述报文中的每个微片包括请求、路由及目标核芯响应所需的数据传输信息、所需传送至目的地的数据实部和用来标识该微片优先级的优先级标识位； 路由策略，所述路由开关可以结合任何确定性的路由策略，数据的传输首先沿着确定好的路由策略中的其中一维度传输到与目的地节点相同维度的节点上，然后再沿着其中另外的维度依次传输到目的地节点，最后从目的地节点的本地通道输出； 链路层流控机制，采用改进型的虫孔交换机制，包括所述报文在所述路由开关内部及片上网络的各路开关之间的路由、仲裁、缓存和传输都是基于微片进行的和高优先级微片在缓存、仲裁和传输各方面都优先于低优先级微片；与 路由开关机构，所述的路由开关在每一个方向上包括支持优先级缓存的输入方向通道、路由计算模块、支持优先级仲裁的仲裁器和支持优先级的输出通道。2.根据权利要求1所述的一种应用于片上网络支持硬实时通信的路由开关，其特征在于:所述数据传输信息包括用来标识当前微片是否是一个有效微片的有效标识位和用来标识当前微片最终是发往众核系统中哪一个目标核芯，路由开关据此确定对当前微片的路由决策的目标节点标识位。3.根据权利要求1或2所述的一种应用于片上网络支持硬实时通信的路由开关，其特征在于:所述数据传输信息还包括用来标识当前微片最初是发自众核系统中哪一个模块的源节点标识位和用来标识当前微片是否是所属报文的最后一个微片的尾部标识位。4.根据权利要求1所述的一种应用于片上网络支持硬实时通信的路由开关，其特征在于:所述支持优先级缓存的输入方向通道包括: 每个输入方向只有对应与路由的有限数量的方向通道； 限制低优先级微片使其不能占据一个方向通道全部的通道缓存；和对于一个方向存在的任意通道，每个通道都是支持后进入的高优先级微片能比先进入的低优先级微片先由该通道输出，而相同优先级的微片遵循先入先出的顺序。5.根据权利要求1所述的一种应用于片上网络支持硬实时通信的路由开关，其特征在于:所述路由计算模块包括: 当有一个来自前级输出通道或者本地核芯的微片向所述路由计算模块对应的输入方向的方向通道发送传输请求时，所述路由计算模块能够读取该微片中的目标节点；和 能够通过比较目标节点与本路由开关的节点号，来确定该微片应该缓存到哪一个方向通道。6.根据权利要求1所述的一种应用于片上网络支持硬实时通信的路由开关，其特征在于:所述支持优先级仲裁的仲裁器包括: 能够识别本路由开关中可能发往所述仲裁器对应的输出方向的各个方向通道有无微片传输请求，若一个方向存在的任意通道有传输请求，能通过读取其优先级标识位来判断其为尚优先级请求还是低优先级请求；和 若上述请求中包含有高优先级微片的传输请求，则按照每个时钟以公平轮流的方式在各个装载着高优先级微片的通道之间选择一个，允许其向输出通道传输；但若只存在低优先级微片的传输请求，则所述仲裁器按照每个时钟以公平轮流的方式在各个装载着低优先级微片的通道之间选择一个，允许其向输出通道传输。7.根据权利要求1所述的一种应用于片上网络支持硬实时通信的路由开关，其特征在于:所述支持优先级的输出通道包括: 能够接收本路由开关的从其它方向发送来的高优先级微片和低优先级微片并缓存起来;和 支持后进入的高优先级微片能比先进入的低优先级微片先输出，而相同优先级的微片遵循先入先出的顺序，向下一跳对应的方向通道传输。
【专利摘要】本发明提供了一种应用于片上网络支持硬实时通信的路由开关，包括报文优先级的定义和识别，不同优先级报文的缓存、仲裁和输出；报文的各个微片可以被缓存于某个路由开关输入端的方向通道内，这种方向通道结合路由，并且支持高优先级微片比低优先级微片先输出，而同种优先级微片先入先出；此外，去往相同输出方向的微片由该方向的仲裁器按照公平轮巡的方式进行仲裁，这种仲裁同样以确保各个对应通道内优先级高的微片先被选择输出为前提；从而，这种基于微片的缓存、仲裁的路由开关完全确保了高优先级报文在各个路由器中的最坏传输时间，进一步的，成为兼顾软、硬实时通信的保证。
【IPC分类】H04L12/747, H04L12/773, H04L12/725
【公开号】CN104994026
【申请号】CN201510283541
【发明人】惠志达, 马如南, 阿克塞尔·詹奇, 郑立荣
【申请人】复旦大学无锡研究院, 无锡美森微电子科技有限公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年5月27日